第2讲-MATLAB入门(计算药物分析)课件

MATLAB简介MATLAB=MATrix+LABoratory20世纪七十年代后期：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。MATLAB简介MATLAB=MATrix1

MATLAB作为一种编程语言和可视化工具，可解决工程、科学计算和数学学科中许多问题。

MATLAB建立在向量、数组和矩阵的基础上，使用方便，人机界面直观，输出结果可视化。

矩阵是MATLAB的核心

强大的绘图、计算和统计功能MATLAB作为一种编程语言和可视化工具，可2在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容。这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里，MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。 在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理3

MATLAB作为线性系统的一种分析和仿真工具，是理工科大学生应该掌握的技术工具，它作为一种编程语言和可视化工具，可解决工程、科学计算和数学学科中许多问题。

MATLAB建立在向量、数组和矩阵的基础上，使用方便，人机界面直观，输出结果可视化。

矩阵是MATLAB的核心MATLAB作为线性系统的一种分析和仿真工具4

Matlab程序的特点1，提供了一种全新的编程语言，其语法规则简单，很贴近人的思维方式。2，Matlab语言还直接提供了强有力的绘图指令。3，Matlab的运算功能很强，对化学计量学程序调试和编制有很大好处。4，Matlab语言在矩阵运算的方面，显得特别简捷、高效和方便。

Matlab程序的特点1，提供了一种全新的编程语言，其语法5

应用实例：1

简单的计算器使用法

【例1-1】求的算术运算结果。

（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容

>>(12+2*(7-4))/3^2

（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。

（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。

ans=2

应用实例：6【例1-2】简单矩阵的输入步骤。

（1）在键盘上输入下列内容

A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]

（2）按【Enter】键，指令被执行。

（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果：

A=

123

456

789

【例1-2】简单矩阵的输入步骤。

（1）在键盘上输入下列内容7【例1-3】矩阵的分行输入

A=[1,2,3

4,5,6

7,8,9]

（以下是显示结果）

A=

123

456

789

【例1-3】矩阵的分行输入

A=[1,2,3

4,5,6

8Matlab的基本运算符（1）矩阵(算术)运算符A’表示矩阵A的转置；A+B：表示矩阵A和B的和A*B：表示矩阵A和B的乘法A．*B：表示矩阵A和B的对应元素相乘A..\B表示矩阵B的元素除以矩阵A的对应元素(2)矩阵的创建

a)显示地输入一个元素序列；b)用Matlab的内部函数创建一个矩阵；c)在M文件中用Matlab语句创建一个矩阵；例：A=[1357;12353;3591]创建矩阵。Matlab的基本运算符（1）矩阵(算术)运算符A’表示矩阵9求解代数方程AX=B问题。教科书的基本叙述：当行数等于列数(标量)时，X=A-1B；若行数大于列数满秩阵，X=(A’A)-1A’B；若列数大于行数时，有无数解。(A是非奇异矩阵)，一般程序就必须按以上不同情况进行编程。然而对MATLAB来说，那只需一条简单指令：x=A\b。计算的快速性、准确性和稳定性是普通程序所远不及的。

求解代数方程AX=B问题。10Matlabprogram%Thisisanexampleofsolvinglinearequations!%UsingMatlablanguage.E=[1.50200.051400.04080.02611.151600.08200.03420.03552.5320.29330.03400.068400.3470]pauseA=[0.10130.099430.21940.03396]'pauseC=inv(E)*AorC=E\AMatlabprogram11

MATLAB入门一、变量与函数二、数组三、矩阵四、MATLAB编程MATLAB入门一、121、变量MATLAB中变量的命名规则是：（1）变量名必须是不含空格的单个词；（2）变量名区分大小写；（3）变量名最多不超过19个字符；（4）变量名必须以字母打头，之后可以是任意字母、数字或下划线，变量名中不允许使用标点符号.

一、变量与函数

13特殊变量表特殊变量表142、数学运算符号及标点符号（1）MATLAB的每条命令后，若为逗号或无标点符号，则显示命令的结果；若命令后为分号，则禁止显示结果.（2）“%”后面所有文字为注释.（3）“...”表示续行.2、数学运算符号及标点符号（1）MATLAB的每条命令后，若153、数学函数3、数学函数16

MATLAB的内部函数是有限的，有时为了研究某一个函数的各种性态，需要为MATLAB定义新函数，为此必须编写函数文件.函数文件是文件名后缀为M的文件，这类文件的第一行必须是一特殊字符function开始，格式为：

function因变量名=函数名（自变量名）函数值的获得必须通过具体的运算实现，并赋给因变量.

4、M文件M文件建立方法：1.在Matlab中，点:File->New->M-file2.在编辑窗口中输入程序内容3.点：File->Save，存盘，M文件名必须与函数名一致。Matlab的应用程序也以M文件保存。MATLAB的内部函数是有限的，有时为了研究某17例：定义函数f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2functionf=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^21.建立M文件：fun.mMATLAB(fun)2.可以直接使用函数fun.m例如：计算f(1,2),只需在Matlab命令窗口键入命令：x=[12]fun(x)

返回例：定义函数f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(18x=logspace(first，last，n）

创建从开始，到结束，有n个元素的对数分隔行向量.1、创建简单的数组二、数组MATLAB(shuzu1)x=[abcdef]创建包含指定元素的行向量x=first：last

创建从first开始，加1计数，到last结束的行向量x=first：increment：last

创建从first开始，加increment计数，last结束的行向量x=linspace(first，last，n）

创建从first开始，到last结束，有n个元素的行向量x=logspace(first，last，n）1、创建简19

2、数组元素的访问MATLAB(shuzu2)（3）直接使用元素编址序号.x([abcd])表示提取数组x的第a、b、c、d个元素构成一个新的数组[x(a)x(b)x(c)x(d)].（2）访问一块元素：x(a：b：c)表示访问数组x的从第a个元素开始，以步长为b到第c个元素（但不超过c），b可以为负数，b缺损时为1.（1）访问一个元素：x(i)表示访问数组x的第i个元素.2、203、数组的方向

前面例子中的数组都是一行数列，是行方向分布的.称之为行向量.数组也可以是列向量，它的数组操作和运算与行向量是一样的，唯一的区别是结果以列形式显示.

产生列向量有两种方法：直接产生例c=[1；2；3；4]转置产生例b=[1234];c=b’说明：以空格或逗号分隔的元素指定的是不同列的元素，而以分号分隔的元素指定了不同行的元素.3、数组的方向214、数组的运算

（1）标量-数组运算数组对标量的加、减、乘、除、乘方是数组的每个元素对该标量施加相应的加、减、乘、除、乘方运算.设：a=[a1,a2,…,an],c=标量则：a+c=[a1+c,a2+c,…,an+c]a.*c=[a1*c,a2*c,…,an*c]a./c=[a1/c,a2/c,…,an/c](右除）a.\c=[c/a1,c/a2,…,c/an](左除）a.^c=[a1^c,a2^c,…,an^c]c.^a=[c^a1,c^a2,…,c^an]MATLAB(shuzu3)4、数组的运算（1）标量-数组运算设：a=[a1,22（2）数组-数组运算

当两个数组有相同维数时，加、减、乘、除、幂运算可按元素对元素方式进行的，不同大小或维数的数组是不能进行运算的.

设：a=[a1,a2,…,an],b=[b1,b2,…,bn]则：a+b=[a1+b1,a2+b2,…,an+bn]a.*b=[a1*b1,a2*b2,…,an*bn]a./b=[a1/b1,a2/b2,…,an/bn]a.\b=[b1/a1,b2/a2,…,bn/an]a.^b=[a1^b1,a2^b2,…,an^bn]MATLAB(shuzu4)

返回（2）数组-数组运算设：a=[a1,a2,…,an],b=232.控制指令：who;whos;clear【例2-1】用who检查MATLAB内存变量。 在指令窗中运行以下指令，就可看到内存变量。who

Yourvariablesare:

RYxy1XZyy2

2.控制指令：who;whos;clear24【例2-2】键入whos，获得驻留变量的详细情况：全部变量名，变量的数组维数，占用字节数，变量的类别（如双精度）等。whosNameSizeBytesClassR33x338712doublearrayX33x338712doublearrayY33x338712doublearrayZ33x338712doublearrayx1x33264doublearrayy33x1264doublearrayy11x18doublearrayy21x18doublearrayGrandtotalis4424elementsusing35392bytes

【例2-2】键入whos，获得驻留变量的详细情况：全部变253.

save和load指令〖说明〗

如果一组数据是经过长时间的复杂计算后获得的，那末为避免再次重复计算，常使用save加以保存。此后，每当需要，都可通过load重新获取这组数据。这种处理模式常在实际中被采用。(mkdir;cd;dir;save;load)【例3-1】数据的存取。（1）建立用户目录，并使之成为当前目录，保存数据mkdir('c:\','my_dir'); %在C盘上创建目录my_dircdc:\my_dir%使c:\my_dir成为当前目录savesafXZ%选择内存中的X,Z变量保存为saf.mat文件dir %显示目录上的文件

...saf.mat

3.

save和load指令26（2）清空内存，从saf.mat向内存装载变量Zclear %清除内存中的全部变量loadsafZ %把saf.mat文件中的Z变量装入内存who %检查内存中有什么变量

Yourvariablesare:Z

（2）清空内存，从saf.mat向内存装载变量Z274.Plot[例4-1]vector=linspace(0,8,100);values=2.^vector;clf;plot(vector,values);Plot(vector,values,’b-’)4.PlotPlot(vector,values,’b-’28

[例4-2]绘制函数曲线。x=0:0.1:1 %定义自变量的采样点取值数组y=x.*exp(-x)

%利用数组运算计算各自变量采样点上的函数值plot(x,y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’) %绘图

[例4-2]绘制函数曲线。29[例4-3]vector2=2:0.5:8;[x,y]=meshgrid(vector2)mesh(x,y,2.^x+2.^y)surf(x,y,2.^x+2.^y)[例4-3]surf(x,y,2.^x+2.^y)305、HELP

demo;helpwin;helpdesk…直接使用help获得指令的使用说明【例4-1】假如准确知道所要求助的主题词，或指令名称，那末使用help是获得在线帮助的最简单有效的途径。本例演示：关于矩阵对数函数logm使用说明的在线求助。helplogm

使用help指令进行分类搜索【例4-2】运行不带任何限定的help，可以得到分类名称明细表。help

5、HELP

使用help指令进行分类搜索31三、矩阵

逗号或空格用于分隔某一行的元素，分号用于区分不同的行.除了分号，在输入矩阵时，按Enter键也表示开始一新行.输入矩阵时，严格要求所有行有相同的列.

例m=[1234；5678；9101112]p=[111122223333]1、矩阵的建立三、矩阵逗号或空格用于分隔某一行的元32特殊矩阵的建立：.MATLAB(matrix1)d=eye(m，n)产生一个m行、n列的单位矩阵c=ones(m，n)产生一个m行、n列的元素全为1的矩阵b=zeros(m，n)产生一个m行、n列的零矩阵a=[]产生一个空矩阵，当对一项操作无结果时，返回空矩阵，空矩阵的大小为零.特殊矩阵的建立：.MATLAB(matrix1)d=eye332、矩阵中元素的操作MATLAB(matrix2)（1）矩阵A的第r行：A（r，：）（2）矩阵A的第r列：A（：，r）（4）取矩阵A的第i1~i2行、第j1~j2列构成新矩阵:A(i1:i2,j1:j2)（5）以逆序提取矩阵A的第i1~i2行，构成新矩阵:A(i2:-1：i1，：）（6）以逆序提取矩阵A的第j1~j2列，构成新矩阵:A(:,j2:-1：j1）（7）删除A的第i1~i2行，构成新矩阵:A(i1:i2，：)=[]（8）删除A的第j1~j2列，构成新矩阵:A(：，j1:j2)=[]（9）将矩阵A和B拼接成新矩阵：[AB]；[A；B]（3）依次提取矩阵A的每一列，将A拉伸为一个列向量：A（：）2、矩阵中元素的操作MATLAB(matrix2)（1）矩阵34

（2）矩阵-矩阵运算[1]元素对元素的运算，同数组-数组运算。

3、矩阵的运算（1）标量-矩阵运算

同标量-数组运算。MATLAB(matrix3)

[2]矩阵运算：矩阵加法：A+B矩阵乘法：A*B方阵的行列式：det（A）方阵的逆：inv（A）方阵的特征值与特征向量：[V，D]=eig[A]

返回（2）矩阵-矩阵运算3、矩阵的运算（1）标量-矩阵35关系与逻辑运算

1、关系操作符关系与逻辑运算1、关系操作符362、逻辑运算符2、逻辑运算符371、for循环：允许一组命令以固定的和预定的次数重复

forx=array{commands}end在for和end语句之间的命令串{commands}按数组（array）中的每一列执行一次.在每一次迭代中，x被指定为数组的下一列，即在第n次循环中，x=array(：，n)控制流MATLAB提供三种决策或控制流结构：

for循环、while循环、if-else-end结构.这些结构经常包含大量的MATLAB命令，故经常出现在MATLAB程序中，而不是直接加在MATLAB提示符下.例对n=1,2,…,10,求xn=的值MATLAB(for1)1、for循环：允许一组命令以固定的和预定的次数重复控制流M38

whileexpression{commands}end

只要在表达式(expression)里的所有元素为真，就执行while和end语句之间的命令串{commands}.2、While循环

与for循环以固定次数